[发明专利]使用分层编码对多格式高动态范围视频进行编解码的方法、装置及系统

说明书

编码器接收要在分层表示中使用多个编码格式来存储和传输的输入增强动态范围(EDR)图像。层分解器根据EDR图像生成较低动态范围(LDR)图像。一个或更多个基本层(BL)编码器对LDR图像进行编码以生成主编码BL流和一个或更多个次级编码BL流，其中每个次级BL流以与主编码BL流不同的编码格式来编码。使用主编码BL流、LDR图像以及输入EDR图像来生成单个增强层(EL)编码流和相关的元数据。输出编码流包括：编码EL流、元数据以及主编码BL流或者多个次级编码BL流中的一个次级编码BL流。还描述了用于EDR图像的计算可伸缩解码和显示管理处理。

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年3月11日提交的美国临时专利申请第61/776,610 号以及2013年10月22日提交的美国临时专利申请第61/894,198号的优先权，通过引用将其全部内容并入本文。

技术领域

本发明一般涉及视频图像。更具体地，本发明的实施方式涉及使用分层编码对具有高动态范围或增强动态范围的多格式视频图像进行分布。

背景技术

如本文所用，术语“动态范围”(DR)可以涉及人类心理视觉系统 (HVS)感知图像中的强度(例如，照度、亮度)的范围(例如从最暗暗色(黑色)到最亮亮色(白色))的能力。在这个意义上，DR涉及“场景相关”强度。DR也可以涉及显示设备充分或大约呈现特定宽度的强度范围的能力。在这个意义上，DR涉及“显示相关”强度。除非明确指定特定意义在本文描述中的任何点处具有特别重要性，可以推断的是，该术语可以在任一意义上例如可以互换来使用。

如本文所用，术语高动态范围(HDR)涉及跨越人类视觉系统(HVS) 的14至15个数量级的DR宽度。例如，(例如，在统计、生物特征或眼科意义中的一个或更多个中)基本正常的良好适应的人具有跨越大约15 个数量级的强度范围。适应的人可以感知如一小撮光那么少的暗淡光源。另外，相同的这些人可以感知在沙漠、海或雪中的正午太阳的接近痛苦的耀眼强度(或者甚至瞥过太阳，但简短地以防止受伤)。然而，这个跨度可用于“适应的”人，例如其HVS具有用于复位和调整的时间段的人。

与此相反，人可以同时感知强度范围中的广泛宽度的DR可以相对于 HDR被截短。如本文所用，术语增强动态范围(EDR)或视觉动态范围 (VDR)可以单独地或可互换地涉及能够由HVS同时感知的DR。如本文所用，EDR可以涉及跨越5至6个数量级的DR。因此，虽然也许EDR 相对于真实场景相关HDR较窄，但是EDR表示广泛的DR宽度。

在实践中，图像包括一个或更多个颜色分量(例如，亮度Y以及色度Cb和Cr)，其中，每个颜色分量由每像素n比特的精度来表示(例如， n＝8)。使用线性编码的图像(其中n≤8，(例如，彩色24比特JPEG图像))被视为标准动态范围的图像，而其中n>8的图像可以被视为增强动态范围的图像。也可以使用高精度(例如，16比特)浮点数格式(例如由工业光魔研发的OpenEXR文件格式)来存储和分布EDR图像和HDR 图像。

大多数用户的台式显示器支持200至300cd/m²或nit的照度。大多数用户的HDTV的范围为从300至1000cd/m²。因此，这种传统的显示器相对于HDR或EDR使低动态范围(LDR)典型化，LDR也被称为标准的动态范围(SDR)。随着EDR内容的可用性由于捕获装备(如摄像机)和EDR显示器(例如来自杜比实验室的PRM-4200专业基准监测器)的进步而增加，EDR内容可以为渐变色并且可以显示在支持较高动态范围 (例如，从1000nit到5000nit或更大)的EDR显示器上。